Пьезоэлектрическая струйная печать что это
Перейти к содержимому

Пьезоэлектрическая струйная печать что это

  • автор:

Пьезоэлектрическая печать

Первый пьезоэлектрический принтер был изготовлен компанией Siemens в 1977 году. В качестве электромагнитного преобразователя в нём использовались пьезоэлектрические трубочки, окружённые литой пластмассой. Инициатива Siemens была подхвачена компанией Epson, которая в начале 1985 года представила на суд общественности свой первый пьезоэлектрический принтер Epson SQ-870/1170.

Вместо пьезоэлектрических трубочек, окружённых пластмассой, компания Epson использовала встроенные в печатающую головку небольшие плоские пьезокристаллические пластинки. Двумя годами позже компания Dataproducts предложила использовать в струйных принтерах пластинчатые пьезопреобразователи – плоские длинные пластинки (ламели), связанные с вибрирующим мениском (диафрагмой) чернильного резервуара. Компания Epson по достоинству оценила инновацию Dataproducts, и начиная с 1994 года стала оснащать пластинчатыми преобразователями все принтеры серии Epson Stylus.

Пьезоэлектрический принтер Epson

Сегодня Epson – это единственная в мире компания, выпускающая пьезоэлектрические принтеры. Для поддержания своего монопольного положения Epson запатентовала технологию пьезоэлектрической печати во всех странах мира. Для этого ей пришлось получить более 4 000 патентов.

Технология пьезоэлектрической печати наглядно показана на рисунке ниже. Раскроем её основные этапы.

Технология пьезоэлектрической печати

Под воздействием электрических импульсов пластинчатый пьезопреобразователь (ламель) выгибается и оказывает давление на мениск чернильного резервуара, к которому он прикреплён. Резервуар, сокращаясь под давлением ламеля, действует по принципу насоса, и выталкивает из сопла микроскопические порции чернил, которые распыляются на бумагу. После вылета чернильной капли ламель получает противоположное напряжение и выгибается в обратную сторону, увлекая за собой мениск резервуара. Объём резервуара при этом увеличивается, за счёт чего в него затягивается новая порция чернил.

Пластинчатые преобразователи совмещают в себе преимущества как трубчатых, так и плоских систем – компактную конструкцию и высокую частоту распыления чернил.

Пьезоэлектрическая печать включает в себя три важных компонента, гарантирующих её качество:

  1. активный контроль мениска;
  2. печать микрокаплями;
  3. регулирование объёма капель.

Активный контроль мениска (Active Meniscus Control) и отсутствие термоэлементов в пьезоэлектрических принтерах предотвращают появление капель-сателлитов (спутников), вылетающих из сопел вслед за основными каплями. Это позволяет избежать ореола вокруг изображения, придаёт отпечаткам отчётливость и улучшает цветопередачу.

Пьезоэлектрический принтер Epson

Пьезоэлектрические принтеры Epson печатают микрокаплями, объём которых составляет всего 2 пл – это самый маленький объём капель среди струйных принтеров (для сравнения: объём микрокапель Lexmark – 3 пл, HP – 4 пл). Микроскопичность чернильных капель, получаемых в процессе пьезоэлектрической печати, позволяет добиться высокого качества и разрешения изображений. Максимальное разрешение пьезоэлектрических принтеров Epson, представленных на российском рынке, составляет 2880х1440 dpi.

Диаметр сопел в пьезоэлектрических принтерах Epson больше диаметра сопел в термоструйных принтерах, что позволяет регулировать размер чернильных капель (Variable Size Droplet технология). Использование микрокапель повышает качество изображения, но снижает скорость печати. Чтобы ускорить процесс печати при удовлетворительном качестве отпечатка пользователь может увеличить объём микрокапель. При этом скорость печати значительно повысится.

Печатающая головка пьезоэлектрического принтера – дорогое высокотехнологическое изделие. Она монтируется на каретке принтера. Соответственно, пьезоэлектрические картриджи – это так называемые «чернильницы» без печатающей головки. По заявлению компании Epson ресурс обычной печатающей головки пьезоэлектрического принтера составляет 5 лет, широкоформатного принтера – 10 лет.

Пьезоэлектрический принтер Epson

Чернила для пьезоэлектрической печати значительно отличаются от чернил для термоструйных принтеров по степени вязкости, электропроводности, химическому и физическому составу, а потому не являются взаимозаменяемыми. В чернила для термоструйных принтеров добавляются особые присадки, которые препятствуют образованию нагара и накипи. Для пьезотехнологии такие чернила не нужны, и даже вредны. Поэтому чернила для термопринтеров нельзя использовать в пьезоэлектрических принтерах, и наоборот.

Краткие характеристики струйной пьезоэлектрической и термоструйной технологии печати

Самые распространенные сегодня принтеры основаны на струйной технологии: измельченный краситель в виде капель распыляется на материал. Обычно, как и в матричных принтерах, печатающая головка движется поперек направления подачи носителя, формируя полосу изображения, а затем носитель сдвигается для печати следующей полосы. Однако вместо иголок в головке имеется множество сопел для выбрасывания краски.

В струйной технологии печати чернилами сложились две технологических ветви:

  • термоструйная, в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева;
  • пьезоэлектрическая, в которой выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны.
Пьезоэлектрическая струйная технология

Пьезоэлектрическая система, созданная на базе электромеханического устройства и доведенная до коммерческой готовности компанией Epson (дочерняя компания японской Seiko), впервые была использована в струйных принтерах Epson еще в 1993 году. Успешно используется до сих пор (2011 год).

Система выброса капли

В основе пьезотехнологии лежит свойство некоторых кристаллов, называемых пьезокристаллами (примером могут служить кристаллы кварца в распространенных теперь кварцевых наручных часах), деформироваться под действием электрического тока; таким образом, этот термин определяет электромеханическое явление. Это физическое свойство позволяет использовать некоторые материалы для создания миниатюрного «чернильного насоса», в котором смена положительного напряжения на отрицательное будет вызывать сжатие небольшого объема чернил и энергичный выброс его через открытое сопло. Как и при формировании чернильной струи за счет термических эффектов, размер капли здесь определяется физическими характеристиками эжекционной камеры (firing chamber) и давлением, создаваемым в этой камере за счет деформации пьезокристалла.

Модуляция, т. е. изменение размера капли, осуществляется путем изменения величины тока, протекающего через эжекционный механизм. Как и в термопринтерах, частота выброса под действием пьезоэффекта зависит от потенциальной частоты электрических импульсов, которая, в свою очередь, определяется временем возвращения камеры в «спокойное» состояние, когда она заполнена чернилами и готова к следующему рабочему циклу. Пьезотехнология отличается высокой надежностью, что очень важно, потому что печатающая головка, по чисто экономическим причинам, не может быть частью сменного картриджа с чернилами, как в термических системах, а обязательно должна быть жестко соединена с принтером.

Преимущества и недостатки

Как у термических, так и у пьезоэлектрических систем качество работы определяется многими факторами. Возможность изменения размера точки дает пьезотехнологии определенные преимущества.

С другой стороны, пьезотехнология сталкивается с некоторыми чисто физическими ограничениями. Например, большие геометрические размеры электромеханической эжекционной камеры означают, что плотность размещения сопел по вертикали должна быть меньше, чем у термических аналогов. Это не только ограничивает перспективы дальнейшей разработки, но означает также, что для получения более высокого разрешения и однородности при высококачественной печати требуется несколько проходов печатающей головки по одной и той же странице.

Стационарная печатающая головка в определенной мере экономически выгодна, потому что ее не приходится менять. Однако это преимущество частично обесценивается тем, что существует опасность проникновения воздуха в систему при смене картриджа. При этом сопла закупориваются, качество печати ухудшается, и для восстановления нормальной работоспособности системы требуется провести несколько циклов очистки. Еще одно существующее пока ограничение для пьезосистем касается использования чернил на основе красителей (dye based inks): при использовании пигментных чернил, которые имеют более высокое качество, но при этом обладают и более высокой плотностью, также возникает опасность закупорки сопел.

Перспективы

Пьезоэлектрическая печатающая головка, сконструированная на основе ранее существовавшей технологии, отличается более низкими расходами на разработку, но зато она заметно дороже в изготовлении. В настоящее время такие преимущества пьезоэлектрических головок как высокая надежность и возможность изменения размеров капли весьма существенны и позволяют изготовлять продукцию очень высокого качества.

Вертикальное разрешение

Число вертикальных позиций связано, прежде всего, с числом вертикально расположенных сопел на печатающей головке (линий на дюйм). Поскольку существуют трудности при создании печатной головки, включающей элементы, которые охватывают сразу две вертикальные линии, то два отдельных ряда сопел размещаются рядом друг с другом.

Для достижения приемлемой скорости печати во время каждого прохода печатающей головки должно быть напечатано максимальное число линий. В этой ситуации производитель должен сделать выбор между скоростью (более высокая печатная головка и максимальное число сопел) и производственными затратами (минимальное число сопел).

Горизонтальное разрешение

Число горизонтальных позиций, так называемое число капель на дюйм (dpi), является функцией от частоты, с которой выбрасываются капли, и скорости, с которой печатающая головка перемещается по горизонтальной оси. Управляемое сопло в определенные моменты дискретно выбрасывает капли чернил и таким образом проводит линию.

Главная трудность для производителя состоит в сочетании качества (максимум выбросов капель на строку) и скорости (минимум выбросов капель на строку для достижения более высокой скорости). Скорость выброса капель составляет от 10 до 20 тыс. в секунду. Изменяя эту частоту или скорость перемещения каретки печатающей головки, можно достичь оптимальной плотности горизонтального размещения капель.

Физиологические факторы и цветовое восприятие

Ощущение качества цветного документа тесно связано с физиологией человеческого зрения. С учетом некоторых индивидуальных отклонений глаз человека способен различать только цвета, имеющие длину волн в диапазоне от 380 нм (фиолетовый) до 780 нм (красный). Внутри этого спектра мозг человека может различить около миллиона оттенков цветов (опять же с небольшими индивидуальными различиями).

Воспринимаемый цветовой спектр играет важную роль при зрительной оценке различий в качестве печати документов: принтеры, способные воспроизводить большее число оттенков цвета, будут создавать документы, которым человеческое зрение будет субъективно приписывать более высокое качество.

Число цветов

Общее число возможных цветов, в которые может быть окрашена элементарная точка, соответствует числу адресуемых элементарных цветов. При трех основных цветах можно получить восемь базовых цветов: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow), красный (Cyan + Yellow), зеленый (Yellow + Cyan), синий (Cyan + Magenta), белый и черный цвета.

Эта система двоична, поскольку цветовые точки могут присутствовать или нет. Если мы применим принцип полутоновой серой шкалы к этим трем основным цветам, создавая таким образом цветовые оттенки, мы получим 256 оттенков для каждого из трех основных цветов и таким образом 256 в третьей степени возможных цветовых комбинации на один точечный элемент. Другими словами, это число больше, чем может различить глаз человека.

Размер капли

Размер капли представляет сложную функцию от давления, с которым выбрасываются чернила, и диаметра сопла. Обычно размер капли сохраняется неизменным. В определенных случаях размер может изменяться, и эта технология известна как печать с изменяемым размером капли.

Существует определенная связь между размером капли и размером точки, воспроизводимой на бумаге. Теоретически, капля размером 20 пиколитров соответствует точке размером 60 микрон (это приблизительно равно одной четырехсотой части дюйма), тогда как капля размером 2 пиколитра поставит точку 30 микрон, едва видимую человеческим глазом.

Матрица разрешения M

Разрешение — это параметр, наиболее просто поддающийся количественной оценке при определении качества печати документа. Разрешение оценивает точность, с которой точки располагаются на странице.

Матрица разрешения задает для любой заданной точки общее число возможных позиций. При технологии печати с двойной печатной головкой могут быть две различные матрицы: одна для цветной печати, а другая для черно-белой. Матрица позволяет создавать цветовые уровни для каждой элементарной точки. Поскольку разрешение является результатом совмещения двух различных технологических процессов, то горизонтальное и вертикальное разрешение могут отличаться.

Новейшим достижением в струйной печати в свое время являлось горизонтальное разрешение 2400 dpi, которое дает возможность разместить 2400 печатных матриц на дюйм печатной строки, что вдвое превосходит наиболее распространенный в настоящее время стандарт.

Благодаря точности печати и микроскопическому размеру капли 7 пиколитров достигаются столь высокие результаты, что растр изображения становится абсолютно неразличим для человеческого зрения. Разрешение 2400 dpi таким образом предназначается для печати документов, требующих максимально высокого разрешения и безупречного качества.

Поскольку скорость печати в большой степени зависит от количества печатаемых точек, то при печати с разрешением 2400 x 1200 скорость будет несколько меньше, чем при печати с более низким разрешением.

NStor | ООО «Нстор» | Комплексные поставки и интеграция интеллектуального оборудования для бизнеса, предприятий, образования, торговли: по обработке, хранению, передаче и презентации данных, автоматизации торговли и производства.

Данная информация не является публичной офертой, определяемой положениями статей 435,437 Гражданского Кодекса РФ

Струйная печать — принцип и технология

Струйная печать — принцип и технология

Тема статьи – печать на струйном принтере. Технология струйной печати заключается в распылении жидких чернил печатающей головкой принтера на бумагу.

Принцип печати струйного принтера

Любой из струйных принтеров состоит из таких частей, как:

  • печатающая головка (ПГ);
  • картридж или система непрерывной подачи чернил (СНПЧ);
  • механизм подачи бумаги (моторчик и лоток для бумаги);
  • панель управления (может иметь несколько кнопок или встроенный экран для управления настройками);
  • пластиковый корпус.

Также в состав аппарата входят различные датчики, моторчики и разъёмы подключения.

Струйный принтер работает следующим образом:

  • Протяжные ролики затягивают бумагу внутрь печатающего устройства.
  • Далее происходит подача чернил на печатную головку. Чернила смешиваются в определённой пропорции для получения нужного оттенка.
  • Координаты изображения и код наносимого цвета передаются на ПГ. Мотор активирует приводной ремень, посредством которого головка передвигается по заданным координатам.
  • После смешивания, краситель через мелкие сопла ПГ выдавливается на бумагу. Способ вывода чернил зависит от принципа печати.

Средняя скорость печати струйного принтера составляет от 150 до 200 cps, что соответствует 3-4 страницам в минуту. Чёрные чернила распыляются на бумагу со скоростью 35 тыс. капель в секунду, цветные – 20-25 тыс. капель в секунду. Из этого следует, что печать цветных изображений длится дольше. Также на скорость влияет качество печати. При изготовлении печатной продукции с повышенным качеством скорость значительно понижается.

Самые популярные виды струйной печати

В настоящее время практическое применение получили три вида струйной печати: пьезоэлектрическая, пузырьковая и термоструйная.

Пьезоэлектрическая печать

Технология пьезоэлектрической струйной печати основывается на способности пьезокристалла, который находится над соплом печатающей головки, создавать колебания под воздействием электрического тока. Чем сильнее заряд тока, тем больше выгибается пьезокристалл и выталкивает из сопла чернильную каплю большего размера. При помощи регулировки заряда электрического тока можно управлять величиной чернильных капель, тем самым получать изображения высокого качества с реалистической цветопередачей, что является преимуществом пьезоэлектрического метода над другими способами струйной печати. Технологию пьезоструйной печати используют для изготовления фотографий и любых символов с высоким разрешением. Способ запатентован компанией Epson и может использоваться исключительно в струйных принтерах этого бренда.

Пузырьково-струйная печать

При пузырьково-струйной печати в микроскопических соплах печатающей головки размещаются мельчайшие термоэлементы (тонкоплёночные резисторы), на которые подаются электрические импульсы длительностью 7-10 секунд. Под влиянием электрических импульсов термоэлементы разогревают чернила до высокой температуры, что способствует образованию мелких воздушно-чернильных пузырьков. При увеличении объёма пузырьки выталкивают из сопла на бумажный носитель равномерные чернильные капли диаметром 0,16 мм. В промежутке между импульсами нагрев резистора прекращается, пузырьки уменьшаются в диаметре и сопло заполняется новой порцией чернил. Микронагреватель включается и выключается с огромной скоростью, тем самым выдавливает из сопла печатающей головки около 24 тыс. чернильных капель в секунду.

Термоструйная печать

Это наиболее популярная технология струйной печати. Применяется при производстве 75% струйных принтеров. Механизм работы подобен предыдущему, с той разницей, что в струйных пузырьковых принтерах нагревательные элементы встроены в сопла печатной головки, а в термоструйных — располагаются непосредственно за соплами. Технология термоструйной печати основана на свойстве чернил увеличиваться в объёме при нагревании до температуры испарения. При закипании объём чернил увеличивается, они начинают пузыриться, выталкиваются из полости сопел на бумагу и формируют изображение.

Отличительные признаки струйной печати

  • превосходное качество изображений;
  • отличная цветопередача;
  • хорошо подходит для создания цветных фотографий и графических рисунков;
  • возможность печатать на любом типе бумаги и на картоне;
  • относительно низкая стоимость отпечатков.

«Струйники» стоят дешевле светодиодных и лазерных принтеров. Их легко самостоятельно заправлять чернилами. При желании можно подключить СНПЧ.

В нашей типографии «Корал Принт» струйная печать используется для производства высококачественных полиграфических изделий широкого формата.

Пьезоэлектрическая струйная печать

Что такое пьезоэлектрическая струйная печать? Вопрос актуален для любознательных мастеров и начинающих работников типографии.

Сегодня мы рассмотрим технологию пьезоэлектрической печати, поговорим об особенностях применяемого оборудования и правилах его использования. Материал содержит немало тематической информации, будет полезен и интересен.

Технологические особенности

Пьезоэлектрическая печать подразумевает нанесение краски через печатную головку. Чернила дозируются посредством электрических импульсов. Они открывают рабочий проход, обеспечивая прохождение нужного количества краски.

Преимущества технологии

Использование пьезоэлектрической печати позволяет:

  1. Корректировать расход краски, скорость печати, цветопередачу.
  2. Снизить расходы на ремонт и обслуживание принтера.
  3. Сократить энергопотребление.
  4. Обеспечить высокое качество печати.
  5. Работать с фотоматериалами.

Пьезоэлектрические принтеры пользуются значительным успехом, применяются во многих типографиях.

Печать на выгодных условиях

Обратившись в компанию «БравоПринт», Вы сможете заказать пьезоэлектрическую печать без переплат. Организация изготавливает печатную продукцию на профессиональном уровне. Изделия отличаются высоким качеством и длительным сроком службы.

Обслуживаются организации и частные лица, принимаются оптовые и розничные заказы. Оплата производится удобным для клиента способом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *